201509_PSpaw.pdf 21PRZEGLĄD SPAWALNICTWA Vol. 87  9/2015 Stan normalizacji w zakresie systemów jakości, kwalifikacji personelu oraz badań odbiorczych urządzeń w technologiach natryskiwania cieplnego Standardization in the field of quality systems, personnel qualifications and testing of equipment in thermal spray technologies Mgr inż. Anna Olbrycht – Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa. Autor korespondencyjny/Corresponding author: korozja@imp.edu.pl Streszczenie W artykule dokonano przeglądu ustanowionych Polskich Norm decydujących o zapewnieniu wysokiej jakości procesu wytwarzania powłok natryskiwanych cieplnie. Przedstawiono normy dotyczące zasad wpro- wadzania systemów jakości w zakładach wykonujących proces natryskiwania cieplnego, normy dotyczące kwa- lifikacji personelu wykonującego oraz nadzorującego proces natryskiwania cieplnego oraz normy dotyczące badań odbiorczych urządzeń do natryskiwania cieplne- go. Przedstawiono krótki opis każdej z tych norm. Słowa kluczowe: system jakości, kwalifikacje personelu, natryskiwanie cieplne Abstract The paper reviewed the set of Polish Standards de- termining high quality of thermally sprayed coatings. The study presents the standards on quality assurance measures for thermal spray instalations, personel quali- fication (both thermal sprayer and supervising personel), testing of components and accompanying speciments and quality assurance measures. A short description of each of these standards was given. Keywords: quality system, personnel qualifications, thermal spraying Wstęp Proces natryskiwania cieplnego stosowany jest po- wszechnie w wielu gałęziach przemysłu do nanoszenia po- włok odpornych na korozję, w regeneracji części maszyn, do wytwarzania powłok na nowych częściach maszyn o szczególnie wysokich właściwościach oraz do wytwarza- nia powłok dekoracyjnych. Przy tak szerokim zastosowaniu powłok natryskiwanych cieplnie bardzo ważne jest zapew- nienie możliwie wysokiej jakości wytwarzanych wyrobów. W celu otrzymania, zgodnej z wymaganiami, wysokiej ja- kości powłok konieczne jest monitorowanie wszystkich czyn- ników biorących udział w procesie natryskiwania cieplnego, gdyż proces ten cechuje duża trudność w kontroli przebiegu poszczególnych etapów produkcji, których prawidłowość gwarantuje wysoką jakość. Jakości produktu nie zapewni tylko kontrola ostateczna, musi ona wynikać z zapewnienia jakości podczas całego procesu produkcyjnego. W związku z tym należy znormalizować wymagania, ja- kie muszą spełniać materiały i urządzenia użyte podczas procesu produkcyjnego oraz cały proces od przygotowania powierzchni podłoża do obróbki końcowej. Należy również znormalizować metody badań oraz kwalifikacje personelu wykonującego i nadzorującego proces. Przestrzeganie okre- ślonych wymagań zapewnia system zarządzania jakością. Anna Olbrycht System zarządzania jakością W celu zapewnienia wysokiej jakości w każdym momen- cie wytwarzania ważne jest wprowadzenie przez wykonaw- cę systemu zarządzania jakością. W PN-EN ISO 14922:2002 Natryskiwanie cieplne – Wy- magania jakościowe stawiane natryskiwaniu cieplnemu konstrukcji [19] podano ogólne wytyczne dotyczące zapew- nienia jakości całemu procesowi natryskiwania cieplnego. W pierwszej części PN-EN ISO 14922-1: Wytyczne doboru i zastosowanie podano wskazówki, jak dobrać wymagania jakościowe stawiane natryskiwaniu cieplnemu, aby dopa- sować je do typu natryskiwanej konstrukcji. Norma zawie- ra trzy poziomy wymagań jakościowych stawianych natry- skiwaniu cieplnemu, które opisano w kolejnych częściach: kompleksowe wymagania jakościowe (PN-EN ISO14922-2), standardowe wymagania jakościowe (PN-EN ISO 14922-3) i podstawowe wymagania jakościowe (PN-EN ISO 14922-4). W każdej z tych części określono wymagania jakościowe stawiane natryskiwaniu cieplnemu w warsztacie i na placu budowy. Podano wymagania dotyczące: umowy, natryski- wanej konstrukcji, personelu wykonującego i nadzorującego natryskiwanie cieplne, stosowanych urządzeń, wykonania natryskiwania, materiałów powłokowych, kontroli i badania procesu natryskiwania oraz świadectwa jakości. 22 PRZEGLĄD SPAWALNICTWA Vol. 87 9/2015 Kompleksowe wymagania jakościowe (PN-EN ISO 14922-2) powinny być stosowane, gdy powłoka natryski- wana cieplnie musi sprostać zwiększonym wymaganiom. Ma to miejsce np. w lotnictwie, w energetyce lub w przemy- śle chemicznym, wówczas gdy uszkodzenie powłoki może spowodować wysokie koszty lub nawet może stanowić niebezpieczeństwo dla ludności i środowiska. W tym przy- padku wyrób musi spełniać wszystkie wymagania systemu zarządzania jakością od przeglądu umowy do zapisów doty- czących jakości w pełnym zakresie. Jeśli nie jest wymagany tak wysoki system jakości, zle- ceniodawca i wykonawca mogą zawrzeć umowę, w której ustalone zostaną wymagania standardowe lub podstawo- we. Ten sposób zalecany jest wówczas, gdy monitorowanie prac ma drugorzędne znaczenie na jakość natryskiwanej powłoki i jeśli ewentualne braki w produkcji nie spowodują wysokich szkód. Jedynie w dwóch przypadkach, tzn. w bez- pieczeństwie pracy i ochronie środowiska oraz podczas skła- dowania i postępowania z materiałami powłokowymi muszą być spełnione kompleksowe wymagania jakościowe. Kwalifikacje personelu Jednym z warunków zapewnienia wysokiej jakości i efektywności produkcji są wysokie kwalifikacje personelu. W tym celu opracowano PN-EN ISO 14918:2000. Natryski- wanie cieplne – Egzamin dla metalizatorów [15], w której określono sposób przeprowadzenia egzaminu dla metaliza- torów i przedstawiono rodzaje egzaminów. Metalizator zdaje dwa egzaminy – egzamin teoretyczny z wiedzy zawodowej oraz egzamin praktyczny oceniający umiejętności meta- lizatora konieczne do natryskiwania cieplnego określoną metodą, sposobem natryskiwania (ręcznym lub zmechani- zowanym), dla określonych zastosowań i przy zastosowaniu określonych materiałów powłokowych. W normie określono wiedzę jaką powinien posiadać metalizator, aby zdać egza- min teoretyczny oraz podano szczegółowe kryteria oceny w zakresie natryskiwania płomieniowego/natryskiwania łukowego cynkiem, aluminium i ich stopami jako ochrona przed korozją, natryskiwania płomieniowego/natryskiwania łukowego metalami i stopami w budowie maszyn, natryski- wania płomieniowego stopami przetapialnymi w budowie maszyn, natryskiwania plazmowego metalami i stopami w budowie maszyn, natryskiwania plazmowego cermetala- mi i węglikami, natryskiwania plazmowego ceramiką, natry- skiwania płomieniowego-naddźwiękowego metalami i sto- pami oraz natryskiwania płomieniowego - naddźwiękowego cermetalami. Ponadto w normie określono czas trwania uprawnień metalizatora oraz przedstawiono wzór świadec- twa z egzaminu dla metalizatora. Oprócz wysokowykwalifikowanego personelu wykonują- cego proces natryskiwania cieplnego ważny dla zapewnienia wysokiej jakości produkcji jest odpowiednio wykwalifikowany personel nadzoru, którego zadaniem jest koordynacja wszyst- kich czynności związanych z natryskiwaniem cieplnym. Per- sonel nadzoru jest odpowiedzialny za planowanie, wykonanie procesu, kontrolę i badanie. W PN-EN ISO 12690:2011 E Na- tryskiwanie cieplne – Nadzór nad natryskiwaniem cieplnym – Obowiązki i odpowiedzialność [14], która zastąpiła PN-EN 13214:2002 o tej samej nazwie, opisano zakres obowiązków i odpowiedzialności oraz sposób koordynacji czynności w celu zapewnienia wysokiej jakości powłok natryskiwanych cieplnie. Określono wiedzę techniczną, jaką powinien posia- dać personel nadzorujący proces natryskiwania cieplnego. W załącznikach podano zalecenia dotyczące wymaganej wie- dzy technicznej oraz zasadnicze czynności związane z natry- skiwaniem cieplnym, którym można przypisać odpowiedni zakres obowiązków i odpowiedzialności. Badania odbiorcze urządzeń Kolejnym elementem wpływającym na jakość powłok na- tryskiwanych cieplnie są wymagania jakościowe stawiane urządzeniom do natryskiwania cieplnego. Poświęcona tym zagadnieniom jest, składająca się z siedmiu części, norma PN-EN 1395:2007 [4]. W PN-EN 1395-1:2007 określono wymagania dotyczą- ce badania odbiorczego urządzeń do natryskiwania ciepl- nego, w tym urządzeń do natryskiwania płomieniowego z uwzględnieniem natryskiwania naddźwiękowego, urzą- dzeń do natryskiwania łukowego, urządzeń do natryskiwa- nia plazmowego w atmosferze i w komorach w warunkach kontrolowanych, jak również manipulatorów i podajników proszku stosowanych w procesach natryskiwania cieplne- go. W normie podano cel i warunki badania odbiorczego, które uwzględnia wymagania techniczne stawiane urzą- dzeniom i wymagania stawiane powłokom. W kolejnych częściach PN-EN 1395:2007 podano wymagania dotyczące badania odbiorczego poszczególnych urządzeń do natryski- wania cieplnego, stosowanych podczas wykonywania po- włok natryskiwanych cieplnie o powtarzalnej jakości. W każ- dej części podano zasady badania odbiorczego, wykonanie badania odbiorczego oraz przedstawiono przykład protoko- łu badania odbiorczego. Zaleca się, aby części normy od 2 do 7 były stosowane łącznie z PN-EN 1395-1:2007, w której znajdują się wymagania ogólne i zasady postępowania. Ważnym uzupełnieniem PN-EN 1395:2007 jest PN-EN 15339-2:2009 Natryskiwanie cieplne – Wymagania bezpie- czeństwa dla sprzętu do natryskiwania cieplnego – część 2: Zespoły sterujące gazami [9], w której określono warunki bez- pieczeństwa dla zespołów sterujących gazami, które służą do sterowania i/lub regulowania przepływu gazów w zamknię- tym układzie regulacji. Ponadto przedstawiono działanie oraz konstrukcję zespołów sterujących gazami oraz wykaz norm zawierających wytyczne bezpieczeństwa. W załączniku poda- no przykłady konstrukcji zespołów sterujących gazami. Obecnie w przygotowaniu znajdują się kolejne części PN- EN 15339: Część 1: Wymagania ogólne, Część 3: Pistolety do natryskiwania cieplnego, ich połączenia i źródła zasila- nia, Część 4: Zasilanie paliwem gazowym i płynnym, Część 5: Podajniki proszku lub drutu. Materiały powłokowe, technologie, badanie powłok Poniżej przedstawiono krótkie opisy pozostałych norm poświęconych zagadnieniom wpływającym na jakość po- włok natryskiwanych cieplnie. O zapewnieniu wysokiej jako- ści powłok natryskiwanych cieplnie decydują również takie czynniki jak: jakość materiałów powłokowych, monitorowa- nie całego procesu natryskiwania cieplnego - od przygoto- wania powierzchni do obróbki wykończeniowej oraz odpo- wiednie badanie powłok natryskiwanych cieplnie [25]. Materiały powłokowe Istnieją dwie normy opisujące wymagania dotyczące dwóch podstawowych postaci materiałów powłokowych: proszków i drutów. PN-EN 1274:2007 Natryskiwanie cieplne – Proszki – Skład chemiczny – Techniczne warunki dosta- wy [3] zawiera właściwości i sposób określania właściwości proszków do natryskiwania cieplnego, składy chemiczne proszków oraz techniczne warunki ich dostawy. W PN-EN ISO 14919:2002 Natryskiwanie cieplne – Druty, pręty i żyłki do natryskiwania płomieniowego i łukowego – Klasyfikacja – Techniczne warunki dostawy [16] przedstawiono klasyfi- kację materiałów do natryskiwania cieplnego w zależności 23PRZEGLĄD SPAWALNICTWA Vol. 87  9/2015 od: metody produkcji i wynikającej z niej struktury oraz gru- py materiałowej i składu chemicznego. Podano wymiary i tolerancje drutów, prętów i żyłek, ich właściwości, zasady oznakowania oraz techniczne warunki dostawy. Technologie Do norm technologicznych zalicza się jedną z najważ- niejszych norm decydujących o prawidłowym wykonaniu i doborze powłok antykorozyjnych natryskiwanych cieplnie PN-EN ISO 2063:2006 Natryskiwanie cieplne - Powłoki me- talowe i inne nieorganiczne - Cynk, aluminium i ich stopy [13]. W normie określono sposób przygotowania powierzch- ni przed natryskiwaniem, stosowane materiały powłokowe, warunki nakładania powłok oraz ich uszczelnianie i malowa- nie. Przedstawiono charakterystyczne właściwości powłok, metody ich badań oraz podano zalecane grubości powłok w zależności od warunków stosowania. Uzupełnieniem po- wyższej normy jest PN-H-04684:1997 Nakładanie powłok metalizacyjnych z cynku, aluminium i ich stopów na kon- strukcje stalowe i wyroby ze stopów żelaza [24]. PN-EN ISO 14920:2000 Natryskiwanie cieplne – Natry- skiwanie i przetapianie powłok ze stopów przetapialnych natryskanych cieplnie [17] dotyczy powłok natryskiwanych cieplnie, które jednocześnie lub bezpośrednio po natryska- niu zostają przetopione w celu wytworzenia jednorodnej po- włoki związanej dyfuzyjnie z podłożem. PN-EN ISO 17834:2006 Natryskiwanie cieplne – Powłoki do ochrony przed korozją i utlenianiem w podwyższonych temperaturach [22] dotyczy metalowych powłok natryskiwa- nych cieplnie stosowanych do ochrony przed korozją w temp. do 1000 °C. Zawarto w niej warunki wyboru materiału powło- kowego oraz wymagania dotyczące natryskiwania powłoki. PN-EN 15520:2008 Natryskiwanie cieplne – Zalecenia dotyczące zasad konstruowania części przeznaczonych do natryskiwania cieplnego [11] zawiera podstawowe zalece- nia dotyczące projektowania części, które całkowicie lub tyl- ko częściowo należy pokryć powłoką. Zaleca się je zarówno do części nowych, jak i regenerowanych. Decydujący wpływ na przyczepność powłoki natryskiwanej cieplnie ma przygo- towanie powierzchni części. W PN-EN 13507:2010E Natry- skiwanie cieplne – Przygotowanie powierzchni metalowych przedmiotów i części przed natryskiwa¬niem cieplnym [5], któ- ra zastąpiła PN-EN 13507:2002 o tym samym tytule, przedsta- wiono zasady stosowane podczas przygotowania powierzchni części metalowych przed natryskiwaniem cieplnym. Opisano metody przygotowania powierzchni oraz przedstawiono mate- riały ścierne stosowane przy obróbce strumieniowo-ściernej. W PN-EN ISO 14924:2006 Natryskiwanie cieplne – Obrób- ka końcowa i wykończeniowa powłok natryskiwanych ciepl- nie [21] przedstawiono różne rodzaje obróbki mechanicznej, obróbki chemicznej oraz obróbki cieplnej powłok natryski- wanych cieplnie. Badanie powłok PN-EN ISO 14923:2005 Natryskiwanie cieplne – Charak- terystyka i badanie powłok natryskiwanych cieplnie [20] za- wiera charakterystykę powłoki natryskanej cieplnie oraz opis jej właściwości technologicznych i fizycznych. Przedstawia metody badań niszczących i nieniszczących stosowane po- wszechnie do badania powłok natryskiwanych cieplnie. W PN-EN 582:1996 Natryskiwanie cieplne – Określanie przyczepności metodą odrywania [1] opisano badanie przy- czepności powłoki natryskiwanej cieplnie do podłoża meto- dą odrywania w statycznej próbie rozciągania wykonywane w warunkach laboratoryjnych. W PN-EN 15340:2008 Natry- skiwanie cieplne – Oznaczanie odporności powłok natryski- wanych cieplnie na naprężenia ścinające [10] opisano inną metodę badania przyczepności powłoki do podłoża: próbę ścinania. Próba ścinania służy do określenia przyczepności powłoki natryskanej cieplnie do podłoża (adhezja) i/lub wy- trzymałości samej powłoki (kohezja) przy obciążeniu ścina- jącym. PN-EN ISO 17836:2006 Natryskiwanie cieplne – Wy- znaczanie współczynnika osadzania powłoki natryskanej cieplnie [23] zawiera sposób oceny strat materiału powłoko- wego w procesie natryskiwania. Opisano kształt i wymiary próbek do badań oraz metodę wykonania badania. Podano sposób wyznaczenia współczynnika osadzania oraz infor- macje, które powinien zawierać protokół badania. Literatura [1] PN-EN 582:1996 Natryskiwanie cieplne – Określanie przyczepności metodą odrywania. [2] PN-EN 657:2006 Natryskiwanie cieplne – Terminologia, klasyfikacja. [3] PN-EN 1274:2007 Natryskiwanie cieplne – Proszki – Skład chemiczny - Techniczne warunki dostawy. [4] PN-EN 1395:2007 Natryskiwanie cieplne – Badania odbiorcze urządzeń do natryskiwania cieplnego. Część 1: Wymagania ogólne. Część 2: Natryskiwanie płomieniowe z uwzględnieniem natryskiwania nad- dźwiękowego HVOF. Część 3: Natryskiwanie łukowe. Część 4: Natry- skiwanie plazmowe. Część 5: Natryskiwanie plazmowe w komorach. Część 6: Manipulatory. Część 7: Podajniki proszku. [5] PN-EN 13507:2010E Natryskiwanie cieplne – Przygotowanie powierzch- ni metalowych przedmiotów i części przed natryskiwaniem cieplnym. [6] PN-EN 14616:2006 Natryskiwanie cieplne – Zalecenia dotyczące sto- sowania natryskiwania cieplnego. [7] PN-EN 14665:2006 Natryskiwanie cieplne – Powłoki natryskiwane cieplnie – Symbole prezentowane na rysunkach. [8] PN-EN 15311:2008 Natryskiwanie cieplne – Części z powłokami natry- skiwanymi cieplnie – Techniczne warunki dostawy. [9] PN-EN 15339-2:2009 – Natryskiwanie cieplne – Wymagania bezpie- czeństwa dla sprzętu do natryskiwania cieplnego – Część 2: Zespoły sterujące gazami. [10] PN-EN 15340:2008 Natryskiwanie cieplne – Oznaczanie odporności powłok natryskiwanych cieplnie na naprężenia ścinające. [11] PN-EN 15520:2008 Natryskiwanie cieplne – Zalecenia dotyczące zasad konstruowania części przeznaczonych do natryskiwania cieplnego. [12] PN-EN 15648:2011 Natryskiwanie cieplne – Opracowanie procedury pokrywania części. [13] PN-EN ISO 2063:2006 Natryskiwanie cieplne – Powłoki metalowe i inne nieorganiczne – Cynk, aluminium i ich stopy. [14] PN-EN ISO 12690:2011E Natryskiwanie cieplne – Nadzór nad natryski- waniem cieplnym – Obowiązki i odpowiedzialność. [15] PN-EN ISO 14918:2000 Natryskiwanie cieplne – Egzamin dla metalizatorów. [16] PN-EN ISO 14919:2002 Natryskiwanie cieplne – Druty, pręty i żyłki do natryskiwania płomieniowego i łukowego – Klasyfikacja – Tech- niczne warunki dostawy. [17] PN-EN ISO 14920:2000 Natryskiwanie cieplne – Natryskiwanie i prze- tapianie powłok ze stopów przetapialnych natryskanych cieplnie. [18] PN-EN ISO 14921:2002 Natryskiwanie cieplne – Procedury stosowania powłok natryskiwanych cieplnie na części maszyn. [19] PN-EN ISO 14922:2002 Natryskiwanie cieplne – Wymagania jakościo- we stawiane natryskiwaniu cieplnemu konstrukcji. Część 1: Wytyczne doboru i zastosowanie. Część 2: Kompleksowe wymagania jakościo- we. Część 3: Standardowe wymagania jakościowe. Część 4: Podsta- wowe wymagania jakościowe. [20] PN-EN ISO 14923:2005 Natryskiwanie cieplne – Charakterystyka i ba- danie powłok natryskiwanych cieplnie. [21] PN-EN ISO 14924:2006 Natryskiwanie cieplne – Obróbka końcowa i wykończeniowa powłok natryskiwanych cieplnie. [22] PN-EN ISO 17834:2006 Natryskiwanie cieplne – Powłoki do ochrony przed korozją i utlenianiem w podwyższonych temperaturach. [23] PN-EN ISO 17836:2006 Natryskiwanie cieplne – Wyznaczanie współ- czynnika osadzania powłoki natryskanej cieplnie. [24] PN-H-04684:1997 Nakładanie powłok metalizacyjnych z cynku, alumi- nium i ich stopów na konstrukcje stalowe i wyroby ze stopów żelaza. [25] Olbrycht A.: Normalizacja natryskiwania cieplnego, Inżynieria Po- wierzchni, 2014 nr 4, s. 46-50. [26] Milewski W., Olbrycht A.: Normalizacja procesów natryskiwania cieplnego w krajach UE. Stan obecny i perspektywy. Normalizacja,11, 2000, s. 7-10. [27] Milewski W., Olbrycht A.: Standardization of the thermal spraying in the EU countries. The state of art and prospects. VI International Conference and Exhibition „Corrosion-2002”, Lwów, 4-6.06.2002 r. [28] Milewski W., Olbrycht A.: Normalizacja procesów nakładania meta- lowych powłok ochronnych. Międzynarodowe Seminarium „Norma- lizacja w ochronie przed korozją na tle wymagań Unii Europejskiej”. Hajnówka, 25-27.06.2003 r.